一种在贝杰龙线路模型下利用瞬时功率进行测后模拟的输电线路纵联保护方法技术

本发明专利技术是一种在贝杰龙线路模型下利用瞬时功率进行测后模拟的输电线路纵联保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。将输电线路两端实测的三相电压、电流值分别按线路贝杰龙模型计算输电线路中点的模拟电压和电流，分别求得线路两端推算至中点的两个模拟瞬时功率，将它们求和后在0.15ms时窗内进行积分，若该积分值小于整定值，则判为被保护线路未发生故障，若该积分值大于等于整定值，则判为线路故障，从而实现输电线路的纵联保护。理论分析和大量仿真表明，采用瞬时功率测后模拟的输电线路纵联保护方法有效。

【技术实现步骤摘要】
一种在贝杰龙线路模型下利用瞬时功率进行测后模拟的输电线路纵联保护方法
本专利技术涉及一种在贝杰龙线路模型下利用瞬时功率进行测后模拟的输电线路纵联保护方法，属于电力系统继电保护

技术介绍
目前，交流输电线路中广泛采用的保护有：电流保护、方向比较式纵联保护、距离保护等。这些保护在过去的运行中，总体来说性能比较优良，但是传统的保护，为了增加保护线路的长度，都会以抬高动作的时限作为代价，因此不能相对快速地切除故障。电网的互联对电力系统继电保护提出了更高的要求，线路故障后，快速、可靠地清除故障是增加线路输电能力和提高电网暂态稳定性的有效措施。在交流输电线路中，保护装置只需要可靠区分区内、区外故障，无需在全线范围内准确测距。由于暂态分量通常比稳态分量大得多，暂态电流信号能够更充分体现故障特征，而且暂态量不受工频现象的影响，故障后瞬间暂态量响应很快，因此通过模拟电流计算出的模拟功率也能够体现故障特征，所以利用瞬时功率构成的保护能可靠、快速地区分区内、区外故障。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了提高输电线路区分区内外故障的可靠性和快速性，提出一种在贝杰龙线路模型下利用瞬时功率进行测后模拟的输电线路纵联保护方法。本专利技术的技术方案是：一种在贝杰龙线路模型下利用瞬时功率进行测后模拟的输电线路纵联保护方法，将输电线路两端实测的三相电压、电流值分别按线路贝杰龙模型计算输电线路中点的模拟电压和电流，分别求得线路两端推算至中点的两个模拟瞬时功率，将它们求和后在短时窗内进行积分，若该积分值小于整定值，则判为被保护线路未发生故障，若该积分值大于等于整定值，则判为线路故障，从而实现输电线路的纵联保护。具体步骤为：第一步、被保护交流输电线路MN发生故障后，在短时间窗内获得量测端M和量测端N的三相电压uMk、uNk，三相电流值iMk、iNk(k＝a,b,c)，然后根据贝杰龙线路模型的电压电流分布规律求得线路两端推算至中点的模拟电压uMk,l/2、uNk,l/2和模拟电流iMk,l/2、iNk,l/2；第二步、根据模拟电压uMk,l/2、uNk,l/2和模拟电流iMk,l/2、iNk,l/2通过式(1)和式(2)求取模拟功率pM,l/2和pN,l/2；第三步、将求得的模拟功率pM,l/2、pN,l/2在0.15ms的时窗内求和并按下式进行积分，得到积分值δ；式(3)中t1为积分起始时间，t2为积分结束时间，t2＝t1+0.15；第四步、利用积分值δ与整定值之间的大小关系按式(4)、(5)判断被保护线路是否故障，若δ<k1·δset，则被保护线未故障(4)若δ≥k1·δset，则被保护线故障(5)式(4)、(5)中，δset为被保护线路无故障情况下，计算所得功率之和的短时窗积分最大值，k1为可靠系数。3、根据权利要求1或2所述的一种在贝杰龙线路模型下利用瞬时功率进行测后模拟的输电线路纵联保护方法，其特征在于：计算模拟功率积分值时选取的短时窗长度为0.15ms，可靠系数k1取为1.2；利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件进行被保护线路全线故障情况遍历仿真，将δset整定为200。本专利技术的原理是：1、输电线路分布参数模型贝杰龙模型的计算方法是利用线路上的波过程的特征线方程，经过一定的转换，把分布参数的线路等值为电阻性网络，再运用求解电阻性网络的方法计算整个网络的暂态过程的一种方法。计算输电线路暂态过程时可将单根无损线等效为两个拓扑上没有直接联系的两段无损线。贝杰龙模型是在满足工程需要条件下对均匀传输线的一种近似。从图1可知，贝杰龙线路模型就是将一段均匀有损传输线分成2段均匀无损传输线路，每段将线路电阻分解几种到线路两侧。大量的工程实际表明，这样的近似是可行的。2、基于瞬时功率进行测后模拟的输电线路区内区外故障的甄别交流线路发生故障后，在短时间窗内，实测输电线路首端M点和末端N点的的三相电压uMk、uNk，三相电流值iMk、iNk(k＝a,b,c)，然后根据贝杰龙线路模型的电压电流分布规律求得线路两端推算至中点的模拟电压uMk,l/2、uNk,l/2和模拟电流iMk,l/2、iNk,l/2，根据模拟电压uMk,l/2、uNk,l/2和模拟电流iMk,l/2、iNk,l/2求取模拟功率pM,l/2和pN,l/2。然后将推算所得的模拟功率pM,l/2、pN,l/2在0.15ms的时窗内求和并按进行积分，得到积分值δ。根据判据判断被保护线路是否故障。具体判据如下：若δ<k1·δset，则被保护线未故障。若δ≥k1·δset，则被保护线故障。本专利技术的有益效果是：本专利技术可以在不抬高动作时限的前提下，保护被保护线路的全长；本方法受故障初始角的影响较小；本方法利用两端暂态量信息构成的线路保护能可靠地识别区内外故障，不受过渡电阻和分布电容电流的影响，能够正确识别线路区内外高阻故障；本方法采样频率为20kHz，符合目前硬件条件，现场容易实现。时间窗很短(15ms)，能快速地甄别区内外故障，实现高速保护。附图说明图1为实施例1、2、3的输电系统结构示意图；图2为实施例1中根据线路中点模拟电压和模拟电流求取的模拟功率；图3为实施例2中根据线路中点模拟电压和模拟电流求取的模拟功率；图4为实施例3中根据线路中点模拟电压和模拟电流求取的模拟功率；具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1：500kV交流输电线路系统如图1所示。采用贝杰龙线路模型，设被保护线路为MN，线路长度lPM＝150km，lMN＝150km，lNQ＝220km。工频下α模波阻抗Zc＝237.5423Ω，v1＝2.98×108m/s，线路电阻率R1＝2.8143×10-5Ω/m；线路参数为：L1＝1mH，C1＝3466pF，L2＝2.22mH，C2＝1583pF，R＝800Ω。采样率为20kHz。现假设在线路PM上距M端40km发生A相接地故障，故障初始相角为90°，过渡电阻为100Ω。获得自故障时刻起之后1ms时窗内量测端M和量测端N的三相电压uMk、uNk，三相电流值iMk、iNk(k＝a,b,c)，然后根据贝杰龙线路模型的电压电流分布规律求得线路两端推算至中点的模拟电压uMk,l/2、uNk,l/2，模拟电流iMk,l/2、iNk,l/2；再根据模拟电压uMk,l/2、uNk,l/2和模拟电流iMk,l/2、iNk,l/2按式(1)、(2)求取模拟功率pM,l/2和pN,l/2，如图2所示；将推算所得的模拟功率pM,l/2、pN,l/2在0.15ms的时窗内求和并按式(3)进行积分，得到积分值δ＝3.603。由于δ<240，满足式(4)，因此判为被保护线路未故障。实施例2：500kV交流输电线路系统如图1所示。采用贝杰龙线路模型，设被保护线路为MN，线路参数同实施例1。现假设在线路MN上距M端50km发生A相接地故障，故障初始相角为90°，过渡电阻为100Ω。获得自故障时刻起之后1ms时窗内量测端M和量测端N的三相电压uMk、uNk，三相电流值iMk、iNk(k＝a,b,c)，然后根据贝杰龙线路模型的电压电流分布规律求得线路两端推算至中点的模拟电压uMk,l/2、uNk,l/2，模拟电流iMk,l/2、iNk,l/2；再根据模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在贝杰龙线路模型下利用瞬时功率进行测后模拟的输电线路纵联保护方法，其特征在于：将输电线路两端实测的三相电压、电流值分别按线路贝杰龙模型计算输电线路中点的模拟电压和电流，分别求得线路两端推算至中点的两个模拟瞬时功率，将它们求和后在短时窗内进行积分，若该积分值小于整定值，则判为被保护线路未发生故障，若该积分值大于等于整定值，则判为线路故障，从而实现输电线路的纵联保护。

【技术特征摘要】
1.一种在贝杰龙线路模型下利用瞬时功率进行测后模拟的输电线路纵联保护方法，其特征在于：将输电线路两端实测的三相电压、电流值分别按线路贝杰龙模型计算输电线路中点的模拟电压和电流，分别求得线路两端推算至中点的两个模拟瞬时功率，将它们求和后在短时窗内进行积分，若该积分值小于整定值，则判为被保护线路未发生故障，若该积分值大于等于整定值，则判为线路故障，从而实现输电线路的纵联保护；具体步骤为：第一步、被保护交流输电线路MN发生故障后，在短时间窗内获得量测端M和量测端N的三相电压uMk、uNk，三相电流值iMk、iNk(k＝a,b,c)，然后根据贝杰龙线路模型的电压电流分布规律求得线路两端推算至中点的模拟电压uMk,l/2、uNk,l/2和模拟电流iMk,l/2、iNk,l/2；第二步、根据模拟电压uMk,l/2、uNk,l/2和模拟电流iMk,l/2、iNk,l/2通过式(1)和式(2)求取模拟功率pM,l/2和pN,l/2；

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，杨竞及，高利，曹璞璘，唐娜，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53